哈得逊油藏东河砂岩古油藏调整过程模拟

席家辉

哈得逊油藏东河砂岩古油藏调整过程模拟

席家辉1，2

（1. 西安石油大学，陕西 西安 710065； 2. 陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西 西安 710065）

利用前人对哈得逊油田调整过程的认识及相应的地质图件，并在更为广泛的范围内对研究区自二叠纪以来的流体势演化进行了分析，建立起油藏调整地质模型，对古油藏原油调整过程进行了模拟分析。结果表明：研究区确实存在从乡3井古油藏向目前哈得逊油田构造高点进行调整和重新成藏的条件。白垩纪末，乡3井古油藏的原油向南东方向调整，调整形成以S108井为中心的古油藏；之后，原油持续向南调整，到上新世早期形成以哈得113为中心的古哈得逊油藏，并在上新世期间基本保持稳定；第四纪以来，哈得逊油田发生了明显的调整，在约1 Ma的时间内调整到目前的范围。

哈得逊油田；东河砂岩；油藏模拟；成藏调整

实际盆地中油气运聚的动态过程不可能直接观察，只能通过各种间接的手段来证实或者通过模拟方法来模拟[1]。前人针对哈得逊油田东河砂岩油藏的特征做了大量的研究工作，对东河砂岩的沉积储层特征、沉积相、油源对比、成藏期次、成藏模式等均获得了重要的认识[2]。但截至目前人们对其成藏过程、倾斜油水界面的成因及非稳态油藏的成藏机理仍未获得明确的认识，争论依然较大。为了验证物理模拟实验的结果，揭示哈得逊油田非稳态油气藏的形成过程，有必要在前人工作基础上建立更为细致的地质模型，通过数学模拟的方法，认识油藏调整改造的过程[3]。

1 古油藏成藏-调整模型建立

根据哈得逊油田地质勘探实际和前人成藏研究认识，孙龙德等和江同文等将油气的成藏过程看作是一个连续动态过程，认为稳态只是阶段性、暂时性和相对的，而非稳态是任何事物从产生、发展和消亡过程的一个必经阶段，而哈得逊油田应该是一个典型的非稳态油藏[4]。徐汉林综合前人研究工作，以非稳态油气成藏理论为指导，系统研究分析了哈得逊油田东河砂岩非稳态油藏的形成过程：二叠纪末的海西末期运动，亦有人称之为早海西Ⅱ幕运动，是塔里木盆地台盆区一次较重要的构造运动，其主要表现是在盆地内产生了强烈的挤压变形，造成塔北、塔中隆起进一步隆升并发生断裂和褶皱变形，从而使东河砂岩上覆地层向隆起高部位层呈超覆尖灭[5]。在满北地区，此次构造运动使得志留-泥盆纪形成的轮南古隆起进一步抬升，从而造成东河砂岩顶部遭到剥蚀，地震剖面上可见东河砂岩向隆起顶部具有明显上削下超现象。

在此背景条件下，二叠纪末期强烈构造运动所造成的断裂作用使得这些汇油范围内的东河砂岩输导层较为充分地接受了来自下部奥陶-寒武系烃源岩的原油，通过侧向运移，在乡3井附近形成了一个面积较大的古油藏。

盆地埋藏史与构造演化史研究结果表明，哈得逊地区东河砂岩输导层在第三系库车组沉积以前构造趋势基本保持了北高南低的构造格局，在乡3井以东形成以东河砂岩地层尖灭线为界的地层圈闭；直到库车组沉积开始，哈得逊地区的构造才发生明显变化，由原来的南倾构造格局变为北倾，构造高点向南迁移，原来的古油藏油水平衡关系被打破，油藏向现今的哈得逊主体区域调整运移。由于东河砂岩本身储层的非均质性，油藏调整速度相对滞后于圈闭调整速度，致使目前的油藏仍然处于调整运移过程中，形成了一种油水界面尚未达到平衡状态的特殊油藏。由于区域构造运动至今还在进行，油气还在继续调整、运移，油水界面倾斜状况也将持续下去。

因而模拟所用的地质模型以徐汉林的工作为基础，认为哈得逊油田东河砂岩非稳态油藏的形成过程可以分为两个阶段：早期阶段发生在晚海西期之后、上新世之前，二叠纪末期在乡3井附近形成的古油藏，在中生代发生调整，其中油气主要向南运移，在现哈得逊油田的北部形成哈得逊古油藏，油藏范围包括现油藏北部、中部及南部哈得4井以北的部分区域，油藏重心在哈得113井一带[6]。喜山晚期塔里木盆地北部天山造山带的复活使得塔北地区志留系以上地层发生区域性构造反转，导致了现今哈得逊油田东河砂岩圈闭高点不断向南迁移，其中原油也不断向南调整。由于区域构造运动至今还在进行，油气还在继续调整、运移，因而导致了油水界面倾斜，形成了目前油藏范围几何重心与圈闭重心不一致的现象，储层中原油密度、原油含蜡量及胶质沥青质含量都因调整而自北向南在平面上发生规律性的变化。为恢复油水在地下的密度、黏度及表面张力等参数，利用井下实测地层温度和压力资料，绘制了温度及压力随深度变化曲线，用于推测研究区温压场的特征。

2 构造演化及流体动力场特征

2.1 资料基础及制图方法

为更好地研究上新世以来即康村组沉积以后研究区构造演化特征，同时也为了与物理模拟实验成果（单家增等）进行匹配和对比分析[7]，在确定出康村组顶部不整合面以后，对上覆地层又以Ma为单位，划分了5个准时间地层，并分别解释其所对应的构造层Ta、Tb、Tc、Td，如图1所示。

在精细解释出各主要构造层系的基础上，利用地层回剥和拉平技术对哈得逊地区东河砂岩目的层段顶面进行古构造恢复，考虑到勘探实际和现场资料情况，古构造恢复暂不考虑地层剥蚀及地层压实校正。这样，东河砂岩顶面构造演化主要通过其在不同地质时期古埋深来体现，比如东河砂岩顶面在二叠纪末的构造特征是通过把二叠系上覆地层剥蚀掉，并把二叠系顶面拉平而获得，即用东河砂岩顶面此时的埋深作为东河砂岩顶面构造形态的反映。

由于研究区范围较大，地震资料精度不一致，决定分区块进行古构造恢复后再拼接到一起。对研究区北部二维地震区古构造恢复，主要通过对速度场校正来实现。为此对哈得逊中、北部地区近20口钻井分层进行了统层，对速度场进行校正，并重新成图；对南部哈得逊油田主体区域古构造演化恢复，基本以徐汉林工作为基础，在适当修改和完善之后，对两个区块古构造进行拼接、修正并最终成图，从而获得了包括乡3井在内的整个哈得逊地区古构造演化特征图。

图1 哈得逊地区地震解释层位

2.2 东河砂岩输导层顶面构造演化史分析

石炭系沉积后，东河砂岩顶面总体呈北西高东南低的构造格局，构造高点位于研究区西北部哈得173井以西地区，由此向东至尖灭线附近和至哈得6井区，构造逐渐降低，整个东河砂岩顶面高差可达500 m。此时整个东河砂岩顶面呈一大斜坡，无圈闭发育。二叠纪末期东河砂岩顶面构造格局发生显著变化，研究区西北部抬升，在乡3井附近出现一个大型圈闭，而目前哈得逊油田所在区域总体上仍然是一个斜坡，无构造圈闭发育，如图2所示。

图2 二叠纪末东河砂岩顶面构造图

经历了二叠纪末的海西运动、三叠纪至侏罗纪漫长的地质演化，至早白垩世末期，东河砂岩顶面构造发生了明显的变化，由二叠纪末西北高、东南低的构造格局变成北高南低的地势特征，古圈闭高点向南部迁移至乡3井东南、哈得173井东北部，围绕东河砂岩地层尖灭线形成一近南北走向的构造圈闭，圈闭闭合高度在40 m左右。白垩纪末期，东河砂岩顶面构造继承了早白垩世末期的构造格局，但圈闭范围扩大至哈得17井东南，至哈得175井附近，古圈闭进入现今哈得逊油田范围。值得注意的是，该时期在哈得逊油田区域分别出现了哈得176和哈得1井区构造高点，该局部高点与其南部构造低点之间形成了一个缓坡，如图3所示。

在距今4 Ma时，东河砂岩顶面构造发生了显著变化，形成了以哈得175-哈得11-哈得176-哈得1为边界的古隆起，并由此向四周迅速下沉，尤其在北部乡3井附近形成新的构造低点。在哈得4井区附近继续保持了局部高点的同时，在哈得405井附近也形成局部隆起。

图3 现今东河砂岩顶面构造图

在2 Ma时候，东河砂岩顶面构造继承了4 Ma时候的构造面貌，圈闭的发育位置和规模均保持相对稳定，只是圈闭向南部高点继续辐射增加，哈得4和哈得405等南部局部高点幅度有所增加。

在1 Ma时候，东河砂岩顶面构造圈闭向南部迁移，分别在哈得111和哈得1井形成两个圈闭高点，圈闭主体迁移至哈得1井区。圈闭高点的迁移，伴随其前端地形的起伏，影响波及至哈得4和哈得405井附近，最远到西南部哈得401井。

截至目前，哈得逊东河砂岩顶面较1 Ma时期发生很大变化。总体上，由中间高两侧低的构造格局转变成南高北低的构造格局，圈闭面积增加、形成低幅宽缓的背斜构造，并且分别在哈得4、哈得401和哈得405井区形成局部高点。

3 结 论

通过对乡3井区在内的大哈得逊地区地层埋藏史的模拟恢复，重建古油藏调整时期的流体动力场。进一步利用油气运聚动力学模拟软件，对哈得逊地区自三叠纪乡3井古油藏形成以来的调整改造过程进行模拟分析，认识调整的过程，分析调整的机理。

［1］陶小晚，李明，贾进华，等.塔里木盆地哈得逊油田东河砂岩油藏天然气地球化学特征及油藏类型研究[J].天然气地球科学，2014，25（1）：70-78.

［2］周新源，杨海军，蔡振忠，等.中国海相油气田勘探实例之十塔里木盆地哈得逊海相砂岩油田的勘探与发现[J].海相油气地质，2007，12（4）：51-60.

［3］苏劲，张水昌，杨海军，等.原生油藏调整过程的有机地球化学与岩石学证据——由乡3井看哈得逊油田的调整机制[J].岩石学报，2011，27（6）：1886-1898.

［4］赵洪，罗晓容，肖中尧，等.塔里木盆地哈得逊油田东河砂岩隔夹层特征及其石油地质意义[J].天然气地球科学，2014，25（6）：824-833.

［5］孙龙德，江同文，徐汉林，等.非稳态成藏理论探索与实践[J].海相油气地质，2008，13（3）：11-16.

［6］吕端川，林承焰，任丽华，等.莫西庄油田庄101井区低含油饱和度古油藏特征[J].非常规油气，2019，6（1）：1-6.

［7］申乃敏，张连锋，张小静，等.普通稠油油藏聚合物驱技术应用——以古城油田泌125区块为例[J].石油地质与工程，2020，34（4）：60-63.

Simulation of Adjustment Process of Donghe Sandstone Paleo Reservoir in Hudson Reservoir

1,2

（1. Xi'an Shiyou University, Xi'an Shaanxi 710065, China;2. Shaanxi Key Laboratory of Oil and Gas Accumulation Geology, Xi'an Shaanxi 710065, China）

Based on the previous understanding of the adjustment process of Hudson oilfield and the corresponding geological map, the evolution of fluid potential in the study area since the Permian was analyzed in a wider range, the geological model of reservoir adjustment was established, and the adjustment process of crude oil in the ancient reservoir was simulated and analyzed. The results showed that there were indeed conditions for adjustment and reservoiring from the paleo reservoir of Xiang3 well to the structural high point of Hudson oilfield. At the end of Cretaceous, the crude oil of Xiang3 well old reservoir was adjusted to the southeast, forming the old reservoir with S108 well as the center; after that, the crude oil continued to adjust to the south, forming the old Hudson reservoir with Hude113 as the center in the early Pliocene, and basically remained stable during the Pliocene; since the Quaternary, Hudson oilfield has been significantly adjusted, and adjusted to current scope.

Hudson oilfield; Donghe sandstone; Reservoir simulation; Reservoir formation adjustment

2021-03-03

席家辉（1992-），男，甘肃省天水市人，中级工程师，西安石油大学在读硕士研究生，研究方向：油气开发。

TE122

A

1004-0935（2021）04-0578-04